이규영 연구실
한림대학교 기타
이규영 교수
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이규영 연구실
한림대학교 기타 이규영 교수
이규영 연구실은 분자세포생물학을 기반으로 DNA 복제, 복제 스트레스, DNA 손상 복구, 유전체 항상성 유지 기전을 연구하며, 특히 PCNA와 ATAD5의 조절, 상동재조합, 절단유도복제, 대안적 텔로미어 연장 등 복제 연계 유전체 안정성 메커니즘을 규명하여 암과 같은 질환의 분자적 기반을 밝히는 데 주력하고 있다.
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
유전체 항상성과 DNA 복제 스트레스 조절
유전체 항상성과 DNA 복제 스트레스 조절
PCNA 유비퀴틴화와 DNA 손상 복구 기전
상동재조합과 절단유도복제를 통한 게놈 안정성 유지
주요 논문
3
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1
article
|
gold
·
인용수 0·
2025Proteomic discovery of DEK and NUMA1 as new players in UV-induced DNA damage repair mechanisms
Namwoo Kim, Mihyun Kim, Eunwoo Jeong, Jung-Eun Yeo, Byung‐Gyu Kim, Kyungjae Myung, Orlando D. Schärer, Kyoo‐young Lee
IF 7
Cell Death Discovery
Ultraviolet (UV)-induced DNA lesions threaten genomic stability and are associated with skin carcinogenesis. These lesions are primarily repaired by the nucleotide excision repair (NER) pathway. However, alternative repair mechanisms and regulators are emerging as critical contributors to managing UV lesions. Here, we used a click chemistry-based proteomic approach to identify DEK and NUMA1 as novel regulators of UV-induced DNA lesion repair. Depletion of DEK or NUMA1 resulted in delayed UV lesion repair and increased cellular UV sensitivity. This was accompanied by delayed recruitment of XPF to UV-damaged sites. Notably, abnormal accumulation of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) at UV lesions was observed in DEK- or NUMA1-depleted cells. This PCNA accumulation was not entirely dependent on NER, as it also involved contributions from apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 (APE1), a key protein in base excision repair (BER). Co-depletion experiments revealed an epistatic relationship between DEK or NUMA1 and APE1, but not with XPA, suggesting an impaired BER in DEK- or NUMA1-depleted cells, possibly due to excessive PCNA accumulation. Our findings suggest that DEK and NUMA1 facilitate efficient UV lesion removal by promoting proper NER activity and regulating APE1-mediated long-patch BER, highlighting the collaborative roles of NER and BER in UV lesion repair.
https://doi.org/10.1038/s41420-025-02823-z
Proliferating cell nuclear antigen
DNA damage
Nucleotide excision repair
Base excision repair
DNA repair
Lesion
Endonuclease
DNA mismatch repair
DNA
2
article
|
gold
·
인용수 13·
2024Polyubiquitinated PCNA triggers SLX4-mediated break-induced replication in alternative lengthening of telomeres (ALT) cancer cells
Sang‐In Kim, Su Hyung Park, Nalae Kang, Jae Sun Ra, Kyungjae Myung, Kyoo‐young Lee
IF 13.1
Nucleic Acids Research
Replication stresses are the major source of break-induced replication (BIR). Here, we show that in alternative lengthening of telomeres (ALT) cells, replication stress-induced polyubiquitinated proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (polyUb-PCNA) triggers BIR at telomeres and the common fragile site (CFS). Consistently, depleting RAD18, a PCNA ubiquitinating enzyme, reduces the occurrence of ALT-associated promyelocytic leukemia (PML) bodies (APBs) and mitotic DNA synthesis at telomeres and CFS, both of which are mediated by BIR. In contrast, inhibiting ubiquitin-specific protease 1 (USP1), an Ub-PCNA deubiquitinating enzyme, results in an increase in the above phenotypes in a RAD18- and UBE2N (the PCNA polyubiquitinating enzyme)-dependent manner. Furthermore, deficiency of ATAD5, which facilitates USP1 activity and unloads PCNAs, augments recombination-associated phenotypes. Mechanistically, telomeric polyUb-PCNA accumulates SLX4, a nuclease scaffold, at telomeres through its ubiquitin-binding domain and increases telomere damage. Consistently, APB increase induced by Ub-PCNA depends on SLX4 and structure-specific endonucleases. Taken together, our results identified the polyUb-PCNA-SLX4 axis as a trigger for directing BIR.
https://doi.org/10.1093/nar/gkae785
Proliferating cell nuclear antigen
Telomere
Biology
Ubiquitin
DNA damage
Cell biology
Deubiquitinating enzyme
DNA repair
DNA replication
Molecular biology
3
article
|
gold
·
인용수 6·
2023Short-range end resection requires ATAD5-mediated PCNA unloading for faithful homologous recombination
Su Hyung Park, Namwoo Kim, Nalae Kang, Eunjin Ryu, Eun A Lee, Jae Sun, Anton Gartner, Sukhyun Kang, Kyungjae Myung, Kyoo‐young Lee
IF 13.1
Nucleic Acids Research
Homologous recombination (HR) requires bidirectional end resection initiated by a nick formed close to a DNA double-strand break (DSB), dysregulation favoring error-prone DNA end-joining pathways. Here we investigate the role of the ATAD5, a PCNA unloading protein, in short-range end resection, long-range resection not being affected by ATAD5 deficiency. Rapid PCNA loading onto DNA at DSB sites depends on the RFC PCNA loader complex and MRE11-RAD50-NBS1 nuclease complexes bound to CtIP. Based on our cytological analyses and on an in vitro system for short-range end resection, we propose that PCNA unloading by ATAD5 is required for the completion of short-range resection. Hampering PCNA unloading also leads to failure to remove the KU70/80 complex from the termini of DSBs hindering DNA repair synthesis and the completion of HR. In line with this model, ATAD5-depleted cells are defective for HR, show increased sensitivity to camptothecin, a drug forming protein-DNA adducts, and an augmented dependency on end-joining pathways. Our study highlights the importance of PCNA regulation at DSB for proper end resection and HR.
https://doi.org/10.1093/nar/gkad776
Proliferating cell nuclear antigen
Biology
Homologous recombination
Non-homologous end joining
DNA
Ku70
DNA repair
Rad50
Molecular biology
Cell biology
정부 과제
2
과제 전체보기
1
2024년 3월-2029년 3월
|232,025,000원DNA 복제 스트레스 유발 내재적 비일반 DNA 특성 규명
□ 연구과제의 필요성● DNA 복제 스트레스는 비일반적 특이 DNA 구조를 갖는 hard-to-replicate(복제-고난이도) 부위, 전사 기구와 충돌 등 다양한 요인에 의해 DNA 복제가 방해받는 상황임. 세포가 이에 제대로 대처하지 못하면 복제 분기점 붕괴와 DNA 이중나선절단(double-strand break)이 야기되고, 절단유도복제(break-...
DNA 복제 스트레스
비일반 DNA 구조
DNA 이중나선절단
PCNA 유비퀴틴화
절단유도복제
2
주관|
2023년 5월-2024년 5월
|75,319,000원대안적 텔로미어 연장 과정에서 유비퀴틴 결합 PCNA의 절단유도복제 유도 기전 규명
□ 연구가설 1. ALT+ 암세포에서 유비퀴틴-PCNA가 텔로미어 손상 유도를 통해서 BIR을 개시한다.
PCNA 탈유비퀴틴화(deubiquitination) 및 언로딩에 관여하는 ATAD5 단백질을 고갈시켰을 경우, ALT+ U2OS 암세포에서 텔로미어 길이 및 여러 ALT 표현형이 ATAD5 또는 ATAD5에 의해 소집되는 PCNA 탈유비퀴틴화 효소 USP1 고갈 시 늘어남을 관찰하였다. ALT+ 암세포에서 복제 스트레스에 의해 텔로미어 손상이 증가했을 때 그 수가 증가한다고 보고된 ALT-연관-피엠엘 체(ALT-associated PML body, 이하 APB) 개수가 PCNA 탈유비퀴틴화에 관여하는 ATAD5 또는 USP1 고갈 시 APB 수가 증가하는 반면에, PCNA 유비퀴틴화 효소 RAD18 고갈 시에 그 수가 감소함을 확인하였다. 이러한 결과들로부터 유비퀴틴-PCNA가 텔로미어 손상을 유도해서 BIR 촉진 및 ALT 텔로미어 연장으로 이어진다는 연구가설 1을 설정하였고, 아래의 연구 내용을 수행할 계획이다.
□ 연구내용 1. 유비퀴틴-PCNA의 텔로미어 손상 유도 확인
- 유비퀴틴-PCNA의 APB 국소화 및 탈유비퀴틴화 효소 고갈 효과 확인
- 유비퀴틴-PCNA 양이 텔로미어 손상에 미치는 효과 확인
- RAD52 고갈이 텔로미어 손상 및 APB 형성에 미치는 영향 분석
□ 연구가설 2. ALT+ 암세포에서 중합유비퀴틴-PCNA-SLX4가 BIR 개시를 위한 텔로미어 절단을 유도한다.
복제 스트레스 시 형성되는 단일유비퀴틴-PCNA가 BIR 유도를 위한 텔로미어 절단과 관련 없음을 확인하였다. 이전 연구에 의하면, 중합유비퀴틴 사슬이 특정 DNA 상해 부위로 SLX4 및 이와 결합하는 뉴클레아제(nuclease)들을 소집해서 상해 복구를 위한 DNA 절단을 유도하는데, USP1 고갈에 인해 증가한 APB 수가 SLX4 고갈에 의해 다시 감소함을 확인하였다. 이 결과로부터 중합유비퀴틴-PCNA가 SLX4-뉴클레아제를 텔로미어로 소집해서 DNA 절단을 유도하여 BIR을 촉진한다는 연구가설 2를 설정하였고, 아래의 연구 내용을 수행할 계획이다.
□ 연구내용 2. 중합유비퀴틴-PCNA-SLX4의 텔로미어 절단 유도 기작 규명 연구
- 유비퀴틴-PCNA 양이 SLX4의 텔로미어 국소화에 미치는 효과 확인
- PCNA 중합유비퀴틴화 저해의 텔로미어 손상 및 APB 형성에 대한 영향 분석
- SLX4 결합 뉴클레아제 고갈 효과 확인
□ 연구가설 3. 유비퀴틴-PCNA가 ALT 텔로미어의 BIR 과정을 촉진한다.
복제 스트레스 상황에서 텔로미어에서 관찰되는 체세포분열기 DNA 합성(mitotic DNA synthesis, 이하 MiDAS)은 BIR 과정을 통해 일어난다. ATAD5를 고갈시킨 경우, 텔로미어 MiDAS가 ALT+ U2OS 암세포에서 특이적으로 늘어남을 확인하였다. 또한 텔로미어 MiDAS의 증가가 USP1 고갈 시에도 관찰되며, RAD18 고갈에 의해 PCNA 유비퀴틴화를 감소시킨 경우에는 반대로 감소함을 확인하였다. 이러한 결과들로부터 유비퀴틴-PCNA가 ALT 텔로미어에서 BIR 유도뿐만 아니라 BIR 과정을 촉진한다는 연구 가설 3을 설정하였고, 아래의 연구 내용을 수행할 것이다.
□ 연구내용 3: 유비퀴틴-PCNA의 ALT 텔로미어 BIR 과정 촉진 과정 규명
- 유비퀴틴-PCNA가 절단-유도-텔로미어-DNA-합성에 미치는 효과 확인
- 유비퀴틴-PCNA의 절단-유도-텔로미어 국소화 및 탈유비퀴틴화 저해 효과 확인
대안적 텔로미어 연장
절단유도복제
유비퀴틴 결합 PCNA